[发明专利]用于4-D高光谱成像的系统和方法

权利要求书

1.一种高光谱成像系统，包括：

样本架，被配置为保持样本；

光源，被配置为发射具有一个或多个波长的激发光；

二维(2-D)成像阵列；和

光学系统，包括：

第一空间光调制器(SLM)；

第一色散元件；和

第二色散元件；

其中所述光学系统被配置为(i)使用第一SLM将所述激发光构造成在所述样本中的焦平面的共轭平面处的预定二维激发图案；(ii)使用所述第一色散元件光谱色散所述激发图案；(iii)在所述焦平面内使用沿着第一横向方向色散的具有一个或多个波长的激发图案照射所述样本；(iv)从所述样本收集发射光；(v)使用所述第二色散元件光谱色散所收集的发射光；以及(vi)将所收集的发射光聚焦提供给所述成像阵列，使得所收集的发射光沿着第二横向方向光谱色散，其中，所述第一横向方向不同于所述第二横向方向。

2.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述光学系统进一步包括物镜，其中，所述物镜聚焦所述激发光并准直所收集的发射光。

3.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述光学系统进一步包括光学分束器，其中，所述光学分束器将所述激发光引导到所述样本上，并将所收集的发射光引导到所述成像阵列。

4.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述光学系统进一步包括第一偏振器，所述第一偏振器被配置为偏振所述激发光。

5.根据权利要求4所述的高光谱成像系统，其中，所述光学系统进一步包括被配置为反射具有与所偏振的激发光的偏振相同的偏振的光的第二偏振器或偏振分束器(PBS)中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述第一SLM包括数字微镜器件(DMD)、衍射元件、液晶器件(LCD)或硅上液晶(LCOS)器件中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，进一步包括多个光学器件，其中对所述第一SLM的像素的选择引导所述激发光的一部分远离所述高光谱成像系统的光轴，并且其中所述多个光学器件再循环由所述SLM引导远离所述高光谱成像系统的光轴的激发光的所述部分。

8.根据权利要求7所述的高光谱成像系统，其中所述多个光学器件包括至少一个透镜和至少一个反射镜，其中所述多个光学器件中的至少一个透镜和至少一个反射镜经由一次或多次反射，将被引导远离所述高光谱成像系统的光轴的激发光引导和准直回所述高光谱成像系统的光轴。

9.根据权利要求7所述的高光谱成像系统，其中所述多个光学器件包括PBS、至少两个平面镜和四分之一波片，其中所述多个光学器件中的PBS、所述至少两个平面镜和所述四分之一波片经由一次或多次反射，将被引导远离所述高光谱成像系统的光轴的激发光引导回所述高光谱成像系统的光轴。

10.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述光学系统进一步包括第二SLM，其中，所述第二SLM的像素作为可编程人工光学针孔来操作，以形成针孔图案，所述针孔图案与所述焦平面的平面共轭处的所述激发图案匹配，并且其中所述光学系统将从所述焦平面聚焦的所收集的发射光提供给所述第二SLM。

11.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中，所述第一色散元件或所述第二色散元件中的至少一个包括衍射光栅或棱镜。

12.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其中所述光源包括高压汞灯、氙灯、卤素灯、金属卤化物灯、超连续光谱光源、激光器或LED中的至少一个。